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钛合金超声辅助等离子体氧化改性磨削基本加工特性研究

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机械工程学报 2024年第9期60卷 13-25页

作者：武韩强陈卓叶曦珉张诗博李偲偲曾江汪强吴勇波南方科技大学机械与能源工程系深圳518055 温州大学机电工程学院温州325600

鉴于钛合金的难加工特性,提出了超声辅助等离子体氧化改性磨削新方法。首先介绍了新方法的加工原理,并基于加工原理构建了实验装置;其次就不同电解质溶液对等离子体氧化层生长方向,工艺参数对等离子体氧化层厚度的影响规律开展研究;随... 详细信息

鉴于钛合金的难加工特性,提出了超声辅助等离子体氧化改性磨削新方法。首先介绍了新方法的加工原理,并基于加工原理构建了实验装置;其次就不同电解质溶液对等离子体氧化层生长方向,工艺参数对等离子体氧化层厚度的影响规律开展研究;随后表征等离子体氧化层表面主要化学成分、显微硬度,并利用单点磨削实验揭示等离子体氧化层的材料去除行为;最后对比有、无氧化层的磨削加工特性。研究表明:Na_(2)SO_(4)溶液下的氧化层主要向内生长;在工艺参数中,降低进给速度和增加超声振幅可以提升氧化层厚度;氧化层较低的硬度和疏松多裂纹结构提高了钛合金的切削加工性。相比于无氧化层的传统磨削,超声辅助等离子体氧化改性生成的氧化层可以降低磨削力,提升表面质量,减少砂轮磨粒脱落和磨屑粘附。

关键词：钛合金超声等离子体氧化氧化层性能磨削性能

雾化方法对铝合金粉末特征及激光定向能量沉积过程3D打印性能的影响(英文)

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年

作者：阮刚梁钰栋李干金莹黎兴刚香港城市大学机械工程系浙江亚通新材料股份有限公司南方科技大学机械与能源工程系南方科技大学材料科学与工程系

本文致力于工业规模生产的用于激光定向能量沉积工艺的气体雾化和旋转盘雾化铝合金粉末的性能及打印性能的比较研究。对粉末特性、打印工艺窗口以及打印件的质量、微观组织和力学性能进行了比较研究和讨论。结果表明，旋转盘雾化粉末在... 详细信息

本文致力于工业规模生产的用于激光定向能量沉积工艺的气体雾化和旋转盘雾化铝合金粉末的性能及打印性能的比较研究。对粉末特性、打印工艺窗口以及打印件的质量、微观组织和力学性能进行了比较研究和讨论。结果表明，旋转盘雾化粉末在球形度、表面质量、内部缺陷、流动性和松装密度方面优于气体雾化粉末，并且在激光定向能量沉积部件制造过程中具有更大的打印工艺窗口；与气体雾化粉末相比，基于旋转盘雾化粉末成形的部件具有更高的尺寸精度、更低的内部缺陷、更均匀和更精细的微观组织以及优异的力学性能。

关键词：金属增材制造旋转盘雾化气体雾化 AlSi10Mg粉末粉末原料

基于理论-实验-项目三位一体的制造工程认知实践课程改革

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高教学刊 2024年第1期10卷 139-142页

作者：路冬魏艳黄渊建曾千里曾江融亦鸣南方科技大学工学院机械与能源工程系广东深圳518055

为了使学生在学习制造工程认识实践课程中,将理论知识的学习、实验技能的训练及实践能力的培养有机融合,提出构建理论-实验-项目三位一体的课题体系。理论部分主要起到扩大学生的知识面,了解制造业的前沿的目的;实验部分主要通过设计不... 详细信息

为了使学生在学习制造工程认识实践课程中,将理论知识的学习、实验技能的训练及实践能力的培养有机融合,提出构建理论-实验-项目三位一体的课题体系。理论部分主要起到扩大学生的知识面,了解制造业的前沿的目的;实验部分主要通过设计不同的实验环节,让学生掌握基本的实验技能;实践项目是基于学习的理论知识及掌握的实验技能,通过完整的项目选题、项目实施及项目展示培养学生的创新能力及实践动手能力。通过理论-实验-项目并行推进、融汇贯通,从而达到学生知识、技能、能力的全方位提升。同时建立与前期课程CAD和工程制图的衔接,打通由“工程表达”到“工程实现”的渠道,通过在课程中引入“精度”“配合”“成本”“效率”等概念,为学生后续系统学习机械设计、机械制造基础、先进制造实践等专业课程起到引导作用,从而实现课程的衔接与贯通。

关键词：认知实践三位一体课程体系金工实习工程训练衔接与贯通

利益相关者理论指导下校企联合培养研究生的方法

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高教学刊 2024年第9期10卷 147-150,155页

作者：柯文德王振融亦鸣胡程志路冬黄业绪南方科技大学工学院机械与能源工程系广东深圳518055

校企联合培养研究生是高等院校联合科技创新型企业共同开展的研究生人才培养方式,在培养人才的同时推动着企业及院校技术升级并促进地方科技经济发展。该文基于利益相关者理论,以南方科技大学机械与能源工程系与企业联合培养研究生为例... 详细信息

校企联合培养研究生是高等院校联合科技创新型企业共同开展的研究生人才培养方式,在培养人才的同时推动着企业及院校技术升级并促进地方科技经济发展。该文基于利益相关者理论,以南方科技大学机械与能源工程系与企业联合培养研究生为例,阐述政府、高校、企业、导师和学生等重要利益相关方的权责及利益诉求。研究方法能够为相关高校培养研究生提供参考和经验。

关键词：利益相关者校企联合研究生教育利益诉求

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面向工业5.0的人机协作增材制造

机械工程学报 2024年第3期60卷 238-253页

作者：蒋周明矩熊异王柏村南方科技大学系统设计与智能制造学院深圳518055 浙江大学机械工程学院杭州310058

工业5.0是一种以价值驱动的新兴制造模式,其中人本智造是核心理念之一。然而,目前人本智造研究主要聚焦于系统层级,针对增材制造等特定工艺应用的研究仍然较少,因此亟需明晰相关科学问题与关键挑战。基于人-信息-物理系统的理论体系,提... 详细信息

工业5.0是一种以价值驱动的新兴制造模式,其中人本智造是核心理念之一。然而,目前人本智造研究主要聚焦于系统层级,针对增材制造等特定工艺应用的研究仍然较少,因此亟需明晰相关科学问题与关键挑战。基于人-信息-物理系统的理论体系,提出了面向工业5.0的人机协作增材制造参考框架,建立产品-经济-生态三层次模型,并结合增材制造技术的内在特点和功能演进阐释了人机协作增材制造的基本概念。围绕产品开发流程,讨论了关键使能技术,包括万物互联、人工智能、数字孪生、扩展现实、智能材料等。最后,探讨了人机协作增材制造在产品层、经济层、生态层中的典型应用,包括个性化产品设计、交互式制造、面向工艺链的人机协作、众创式设计、分布式制造和节能减排等。该框架旨在研究人机协作增材制造,通过发展人-信息-物理系统理论,首次系统地阐述了其核心概念、关键技术和典型场景,以推动增材制造向人机协作的工业5.0范式转变,更好地满足用户个性化需求。

关键词：人机协作增材制造人-信息-物理系统工业5.0 人本智造

高品质超大深径比小孔电火花电解复合加工实验研究

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机械工程学报 2024年第9期60卷 374-382页

作者：岳晓明臧烁赵永华刘为东尹瀛月张勤河山东大学机械工程学院济南250061 山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室济南250061 南方科技大学机械与能源工程系深圳518055 中国民航大学航空工程学院天津300300 山东省机械设计研究院济南250031 齐鲁工业大学(山东省科学院)机械工程学院济南250353

传统加工方法在难加工材料超大深径比小孔加工时面临巨大挑战,目前电火花加工依然是难加工材料深小孔加工最有效的方法之一,但存在加工表面质量差等问题。电解加工具有加工表面质量高等优点,但在深小孔加工效率和精度上不及电火花加工,... 详细信息

传统加工方法在难加工材料超大深径比小孔加工时面临巨大挑战,目前电火花加工依然是难加工材料深小孔加工最有效的方法之一,但存在加工表面质量差等问题。电解加工具有加工表面质量高等优点,但在深小孔加工效率和精度上不及电火花加工,因此将上述两种方法复合是实现深小孔高效高质高精加工最有效的方法。将低浓度盐酸工作液应用于电火花电解复合加工超大深径比小孔,实验表明低浓度盐酸工作液的加工效率和加工精度均优于传统中性工作液。为了提高超大深径比小孔的加工精度和加工表面质量,提出工具电极结构化绝缘方法,通过工艺参数实验优化实现了超大深径比小孔(深径比>50:1)的高质高精加工,本方法在难加工材料高品质超大深径比小孔加工中具有广阔的应用前景。

关键词：电火花电解复合加工酸性工作液超大深径比小孔加工表面质量

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基于数字图像相关技术的材料力学性能实验教学改革与实践

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中国现代教育装备 2024年第5期 22-24,37页

作者：谭小东逯文君宋波郭宁郭胜锋西南大学材料与能源学院重庆400715 南方科技大学机械与能源工程系广东深圳518055

实验教学是培养理工科学生创新思维和实践能力的重要手段。如何高效利用有限课时,将塑性变形、断裂失效等众多知识点有机结合,并实现可视化教学是材料力学性能实验教学改革亟待解决的关键问题。将宏/微观数字图像相关技术引入实验教学,... 详细信息

实验教学是培养理工科学生创新思维和实践能力的重要手段。如何高效利用有限课时,将塑性变形、断裂失效等众多知识点有机结合,并实现可视化教学是材料力学性能实验教学改革亟待解决的关键问题。将宏/微观数字图像相关技术引入实验教学,以低碳钢常温静载荷单轴拉伸和原位变形微观应变配分检测为典型案例,对实验教学进行了创新性改革。教学实践表明,基于宏/微观DIC技术的实验教学模式,能够加深学生对吕德斯变形、应变集中及断裂失效等材料力学行为的理解,有效激发学生对材料力学性能相关知识的学习兴趣,显著提高学生在材料组织优化设计方面的创新能力。

关键词：材料力学性能数字图像相关实验教学课程改革

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磁热耦合下的比例电磁铁热稳健性再设计

华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第6期52卷 89-98页

作者：刘宸宇王安麟李晓田刘家铭李晓祥同济大学机械与能源工程学院上海201804

针对工程机械比例阀用电磁铁的耐久性问题,为提高在随机载荷条件下抵抗热失效的能力,综合多物理场耦合理论与稳健性优化理论,提出了比例电磁铁的参数化再设计模型。以一种具有盆式吸合结构的比例电磁铁为研究对象,通过稳态电磁测试和温... 详细信息

针对工程机械比例阀用电磁铁的耐久性问题,为提高在随机载荷条件下抵抗热失效的能力,综合多物理场耦合理论与稳健性优化理论,提出了比例电磁铁的参数化再设计模型。以一种具有盆式吸合结构的比例电磁铁为研究对象,通过稳态电磁测试和温度分布测试,验证了所提出的参数化模型的有效性,并在保证电磁算力精度的前提下,标定了系统中量值模糊的导磁、传热等参数;以电磁铁和线圈主要结构参数为控制因子,以生产工艺条件不确定性导致的线圈漆包铜导线线径随机误差为噪声因子,基于田口方法设计正交试验,定义了多因素加权的比例电磁铁热稳健性再设计评价函数;以挖掘机现场试验获得的比例电磁铁热负载作为响应计算热源,在不导致线圈绝缘破损失效的许用温升约束下,进行关键结构参数在噪声扰动下系统响应变异最小的再设计。研究结果表明:线圈长度和匝数是影响电磁铁热稳健性的主要因素,由绕线工艺决定的线圈窗口形态决定了系统的导磁、传热能力。文中提出的比例电磁铁热稳健性再设计方法对于磁热耦合下的机电产品定制化设计具有工程化参考价值。

关键词：比例电磁铁线圈多物理场耦合热稳健性再设计田口方法

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基于逆向工程的小型钻床立柱结构优化

制造技术与机床 2024年第3期 94-101页

作者：汪栋成王宇刘淑莲陈岁繁浙江科技大学机械与能源工程学院浙江杭州310023

立柱的结构性能是机床工作稳定的关键。为了满足在减轻立柱质量的同时提高其动静态特性,文章从机床结构模型获取出发,通过三维扫描采集机床零部件点云数据,然后利用逆向建模技术将其转换为实体模型,再使用有限元仿真求解立柱的关键性指... 详细信息

立柱的结构性能是机床工作稳定的关键。为了满足在减轻立柱质量的同时提高其动静态特性,文章从机床结构模型获取出发,通过三维扫描采集机床零部件点云数据,然后利用逆向建模技术将其转换为实体模型,再使用有限元仿真求解立柱的关键性指标并完成优化。在模型获取方面,使用2D分析比较立柱实体外轮廓与点云数据偏差,测得整体平均偏差为-0.0509 mm,满足试验需求。在结构优化方面,采用多目标拓扑优化快速确定立柱结构整体布局,进一步使用尺寸优化减少总变形增大对机床加工精度的影响,实现在总变形基本不变的情况下,立柱1阶固有频率有效提高16%,质量减轻5.3%。该方法将逆向工程和有限元仿真集成运用,为有限元分析提供了逆向获取的模型参数,增加了结构优化的工程可靠性,为产品改进和再设计提供新思路,加快了新产品开发效率,节约了设计和制造成本。

关键词：三维扫描有限元仿真结构优化